功率開關控制板故障分析

陳建平

（國家新聞出版廣電總局731臺，福建龍巖364000）

功率開關控制板故障分析

陳建平

（國家新聞出版廣電總局731臺，福建龍巖364000）

日常檢修中，主要根據發射機狀態板上的指示燈，判斷對應某號功率模塊或控制小板是否正常，發現問題及時進行更換。分別介紹控制小板中各支路的功能，并結合實際維護經驗對常見故障進行分析和判斷。

短波發射機；控制小板；Psm

引言

TBH522型150 kW短波發射機采用PSM技術來獲得高末直流陽壓和音頻調制電壓，使用了50套功率開關模塊提供電壓，其中48套功率模塊串聯輸出提供高末陽壓，2套用于提供高末的簾柵壓。

每個功率開關模塊上都裝有一個功率開關控制器板（簡稱控制小板），控制其控制模塊上IGBT的保護管AC和開關管DC，它與整個PSM調制系統聯系是通過2條光纜實現的，一條光纜用于接收來自PSM控制系統的合或斷開關管的指令信號，一條用于傳送反應本功率開關模塊工作狀態的信號[1]。

控制小板由保護管控制電路、開關管控制電路、短路保護電路、開關管狀態檢測及故障保護電路、失步保護電路、開關狀態及外電檢測電路、以及供電回路組成，實現以下控制功能：1）接收系統信號并控制模塊開關IGBT的AC管和DC管的通、斷；2）向PSM控制系統發出37 kHz的光信號，反應模塊開關狀態；3）檢測模塊開關狀態和外電變化情況，出現故障時及時進行保護。

1 開關控制板實際故障分析

1.1 故障實例一

開關控制小板不能正常切換功率模塊的開關。

1.1.1 故障查找

測量過供電電源均為正常交流380 V，無出現跳變情況，更換控制端A5功率控制板，無效；對故障模塊的光發/光收光纜進行檢測，無異常。更換開關控制小板后，恢復正常。

1.1.2 原因分析

在功率開關模塊正常工作時，AC管是常通的，把一個700 V電壓輸出至DC管。該支路如圖1所示，具體工作情況為：

開機后，本板的供電回路輸出+12V，一路通過R2和R1，經過分壓后A點電壓為6V，并加至比較器N7的同相輸入端；另一路通過R3和穩壓管VR1使B點得到5.1V電壓，并加至比較器N7的反相輸入端。由于UA＞UB，則C點輸出高電平“1”（此時由于DC管檢測電路正常時輸出為高電平，不影響C點電壓），經過RS觸發器后D點輸出低電平“0”，再經反相器后輸出為高電平“1”至AC管柵極，使AC管導通。

圖1 保護管控制電路

當發生下列情況時，AC管將被切斷：

1）當本小板的供應電壓變化較大，且低至10 V以下時，此時A點電壓下降低于5 V，即UA＜5 V；另一回路由于穩壓管VR1的作用，B點仍穩壓為5.1V，這就造成UA＜UB，則比較器N7輸出C點由高電平“1”變為低電平“0”，經RS觸發器后D點輸出高電平“1”，再經反相器輸出低電平“0”至AC管柵極，將AC管斷開；

2）當R1、R2阻值變化較大，造成A點電壓UA＜5V時，即UA＜UB，此時如上情況所述，也將AC管斷開。

1.1.3 解決方法

更換故障的N7集成塊。

1.2 故障實例二

開關控制小板的光纖控制出現故障，不能正常按工作指令控制功率模塊的開關。

1.2.1 故障查找

測量控制端的光發/光收板，檢查光纜上是否因為溫度而發生變形，影響折光度。

1.2.2 原因分析

PSM控制系統根據輸入的音頻信號變化規律，負責對48個功率開關模塊的開關管DC進行導通或斷開的循環控制。該電路中有一個光接收器，接收光纜傳遞的由控制系統發出的指令信號，以控制DC管的導通或斷開。見圖2：

圖2 保護電路

其工作情況為：

當系統未發出“合”信號時，此時無光信號輸入，則U8輸出A點為高電平“1”，經與非門后輸出B點為“0”，C點為“1”，則D點為“0”，即斷開DC管；

當系統發出“合”信號時，此時有光信號輸入，則U8輸出A點為“0”，B點為“1”，C點為“0”，則D點為“1”，導通DC管。

當光纜出現故障時，即使系統的其它部分工作正常，但與該故障光纜對應的開關也將合不上，將影響總輸出電壓，使指標變差。為此，當經過110 s后檢測到某級功率開關一直沒有正常工作時，表示已經超過一個循環通斷周期，則控制系統應該把該級模塊斷開，讓它處于停用狀態。

當電路和光纜正常時，控制系統發出“合”信號，即DC管為導通狀態A點為“0”，B點為“1”，此時場效應管Q3導通，使D點為“0”，而C點為“0”，觸發定時器D4輸出E點為“1”，F點為“0”送至DC保護電路，對其不產生影響；

當光纜發生故障時，不論控制系統是否發出合斷信號，則DC合斷信號的A點為“1”，B點為“0”，使場效應管Q3截止，此時+12 V電源經電阻R34對電容C33充電，其充電時間T=1.1RC=110 s，當經過110 s后，電容C33輸出高電平使D點為“1”，而由于C點為“1”，觸發定時器D4輸出E點為“0”，F點為“1”送至DC保護電路，將AC管斷開，使該級模塊處于停用狀態。

1.2.3 解決方法

更換功率開關控制板進入的光纖頭，該光纖因為長時間的熱能影響發生變形了，導致光信號無法正常傳導。

2 原理總結

日常檢修中，主要根據發射機狀態板上的指示燈，判斷對應某號功率模塊或控制小板是否正常，發現問題及時進行更換。由于模塊的IGBT被擊穿而短路或開路，也會造成指示燈常亮或常滅。

控制輸入電路正常工作時，發出37 kHz的光信號；當發生故障時，其光信號消失，PSM控制系統自動將對應模塊斷開停用。

工作模塊正常時，AC管導通，輸出一個700V的直流電壓，經過電阻分壓，在R11的壓降為：R’= 10×1.2/（10+1.2）=1.07 kΩ，UA=700×1.07/（200+1.07）=3.7V，該電壓又與電阻R12、電容C11共同決定壓控振蕩器N5的輸出頻率f，而f=UA/R12·C11·10=37 kHz，并通過光纜傳給PSM控制系統，反應該支路工作情況[2]。

綜上所述，以上分析的幾種電路狀態如下表1所示：

表1 開關狀態及外電檢測電路的工作狀態

當光纜出現故障時，即使系統的其它部分工作正常，但與該故障光纜對應的開關也將合不上，將影響總輸出電壓，使指標變差。為此，當經過110 s后檢測到某級功率開關一直沒有正常工作時，表示已經超過一個循環通斷周期，則控制系統應該把該級模塊斷開，讓它處于停用狀態。

3 常見故障匯總框圖

分析完控制小板各支路工作情況后，將其常見各種故障匯總作如下框圖3：

圖3 常見故障框圖

除了以上分析外，該小板還要檢測可能的故障：

小板上的供電回路出現問題，造成+12 V或+5 V電壓輸出不穩定，使元器件無法正常工作，對電路產生影響。此時應檢測供電回路的整流器、穩壓管、二極管、電容等，發現問題及時進行更換。

[1]黃曉兵.THB-522型150 kW短波發射機維護手冊[M].北京:中國書籍出版社,2011:148-152.

[2]徐偉東,宣偉民,姚列英,等.基于PSM技術高壓脈沖電源的模擬試驗[J].電工技術學報,2008(1):110-113.

（編輯：王璐）

Fault Analysis of Power Switch Control Panel

Cheng Jianping
(State Administration of Press,Publication,Radio,Film and Television Bureau, Longyan Fujian 364000)

Dailymaintenance,according to the state indicator transmitter board,a powermodule or determine the corresponding control panel is normal,identify problems and timely replacement.This paper introduces the function of each branch control panel,and combined with the actualmaintenance experience to analyze and judge the common fault.

shortwave transmitter;control panel;Psm

TN838

A

2095-0748(2016)20-0064-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.20.28

2016-10-12

陳建平（1981—），女，福建龍巖人，本科，電氣工程師，研究方向：短波發射技術。